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Wiley能源周报 | 气凝胶用于高效CO2还原、PEMFC催化剂稳定性挑战、缺陷工程、电子调制用于...

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2020-04-11 08:00

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201908232

综述：碳基催化剂的缺陷工程

功能化碳纳米材料凭借其优异性能被广泛应用于各种电化学反应中，对替代贵金属催化剂具有重要意义。缺陷工程是改变碳骨架表面化学状态的有效手段，可提高电催化活性。其中，固有缺陷可直接充当有效的活性中心，也可以与杂原子掺杂剂/金属物种协作以构建更多活性协同位点，优化电子结构和吸附/解吸行为，使得碳基催化剂性能可与商业Pt/C媲美。近日， 武汉理工大学木士春课题组 发表综述，系统地总结了固有缺陷的类型、构建策略以及表征方法，并对最近研究进展中涉及固有缺陷催化中心的活性起源和催化机理进行了详细的讨论，从而为合理构建高效的碳基催化剂以及促进其商用提供了指导。

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https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202001097

催化剂的电子调制用于高效电解水

镍基材料因元素含量丰富、活性高等特点能有效替代水电解中的贵金属催化剂，可应用于电解水制氢。近日， 南洋理工大学颜清宇 、 悉尼大学陈元 及 电子科技大学王治国 课题组 合作报道利用阳离子掺杂对硫化镍材料(NiS ₂ )进行电子调制实现半导体到导体的转变。研究发现，与NiS ₂ 相比，铜掺杂的催化剂表现出更优异的OER和HER性能，其中OER仅需232mV的过电位即可达10mA cm ^-2 的电流密度，而HER的过电位也降低了约146mV，且法拉第效率接近100%。计算表明，铜掺杂显著降低Ni、S位点的H吸附能对性能提升有重要意义。使用该催化剂构成的水分解电解池时，仅需1.64V的驱动电压就能实现10 mA cm ^-2 的催化电流。这项工作为制备成本低且性能优异的催化剂开辟了一条新途径。